穩定同位素標志
在本研究區內，選擇部分金礦床（點）進行穩定同位素研究，諸如含金巖、礦石樣品的鉛同位素、87Sr/86Sr比值、硫同位素以及氫、氧同位素等的測試，以便對礦化蝕變巖石與同類正常巖石進行比較，從其變化特征上得到有用的信息標志。
1.鉛同位素標志
現就已獲得的鉛同位素測試結果及有關地質認識簡述如下（詳見表6-5、6-6）。
（1）在穿切拴羊溝金礦帶的實測剖面上，取其中一段進行了鉛同位素的系統分析，據圖6-12顯示，在金礦體上207Pb/204Pb、206Pb/204Pb、208Pb/204Pb等比值顯示三者相關高峰的特征，其中前二者變化范圍較小，208Pb/204Pb比值卻出現異常，表明大大富集了放射性鉛。這可能與中酸性火山巖和酸性巖漿侵入與韌脆性構造蝕變有關。是否可作為該類型金礦帶上的找礦標志還有待更廣泛的探索才能定論。
圖6-12 拴羊溝金礦帶鉛同位素－地質綜合剖面圖
1—絹云石英片巖；2—角斑質凝灰巖；3—石英角斑質凝灰巖；4—石英角斑質集塊、角礫巖；5—金礦體
（2）據表6-5、6-6和前人測試結果（表6-7）來看，不論是全巖樣或是單礦物（黃鐵礦、方鉛礦），其結果均比較一致，表明金礦床（點）的礦石及其圍巖，均具不同程度的構造、蝕變因素的疊加，因而顯示其一些變化特征，這些巖、礦石的鉛同位素組成是這樣的：pb/204Pb為17.721～19.487，離差 1.766;207Pb/204Pb為 15.500～15.680，離差 0.180;Pb/204Pb為37.801～43.212，離差 5.411。其均值206Pb/204Pb、207Pb/204Pb、208Pb/204Pb分別為18.611、15.595、38.759。μ值8.86～9.59，離差0.73，均值為9.358。雖然鉛同位素提供的年齡數據一般不主張利用。但從探討物質來源等方面仍有益處。從圖6-13、圖6-14來看，樣品均分布在μ值9.238～9.58之間，屬低μ值范圍，通常認為具高μ值（大于地幔鉛演化線）的鉛來源于上部地殼和造山帶；具低μ值（小于地幔鉛演化線）的鉛來自下部或上地幔。因而從海相火山巖帶的產出背景來考慮，總的成礦物質來自深部及從深部噴出/侵入到淺表部的火山－沉積巖系（裂谷島弧帶的火山巖與洋脊洋島型蛇綠巖套）。與東天山海西褶皺帶康古爾金礦相比，后者的樣點與分布非常集中；并與海相沉積物鉛源區接近。走廊南山南坡（拴羊溝、下溝、郭米寺）帶，多金屬礦床（點）及金礦床（點）巖、礦石的鉛同位素樣點均分布在康古爾金礦床樣點區的右側，其中伴生型金礦的樣點亦比較集中地分布在康古爾金礦床樣點區，只是拴羊溝樣點沿水平方向，呈帶狀分布于海相火山沉積物區、現代海樣沉積物區、現代鉛區等及其附近。托來山帶川刺溝、熱水大坂金礦床（點）樣點，主要分布于康古爾樣點區的兩側，大部分集中分布在t=500 Ma與μ＝9.58兩線交會域圖上 400～600 Ma年齡線之間，部分樣點靠近康古爾、下溝、郭米寺樣點分布區。這表明北祁連山裂谷期雙峰式火山巖系乃至更老的前寒武系基底的殼源鉛混入的可能。與之相比，從拴羊溝樣點分布特征來看，亦不能排除有更為年輕的鉛源伴隨金礦疊加成礦過程混入。但從整體看全巖鉛、黃鐵礦鉛和下溝、郭米寺的礦石鉛等鉛同位素組成，206Pb/204Pb和207Pb/204Pb兩項還是比較穩定，離差比較小，而208Pb/204Pb值變化幅度較大。這種情況與青海賽什塘銅礦床有些相似（鄔介人等，1994）。
表6-7 郭米寺、下溝礦床鉛同位素組成
按照 B.R.Doe和R.E.Zartman(1979）顯生宙鉛同位素演化模式和曾章仁等（1996）康古爾金礦的研究結果（圖6 14、6-15），我們研究區的鉛同位素主要沿著造山帶演化線（兩側）方向演化，一部分樣點分布于a、b、c、d、e區及其附近，另一部分集中在造山帶演化線及其上側。筆者認為北祁連山屬加里東造山帶，其金礦成礦可能為具持續性多階段疊加改造的產物，因而金礦床（點）巖、礦石的鉛同位素更顯其復雜的特征。
圖6-13 北祁連山金礦巖、礦石鉛同位素組成
1拴羊溝，2—下溝；3—郭米寺；4川刺溝；5—熱水大坂
圖6-14 北祁連山若干金礦床（點）鉛同位素組成
圖例同圖6-13；帶豎線的區域為康古爾金礦床礦石鉛樣點區
（3）根據圖6-16所示，不論位于北祁連加里東褶皺帶中央復背斜帶的白銀廠、郭米寺、下溝、拴羊溝等銅、金、多金屬礦區，還是位于托來山復向斜帶的川刺溝、熱水大坂等礦產地在207Pb/204Pb-206Pb/204Pb圖形上十分相似；前者系中酸性火山巖，數值上也很相近，后者系中基性火山巖，207Pb/204Pb值偏高。在208Pb/204Pb-206Pb/204Pb圖形上顯示，白銀和川刺溝、熱
圖6-15 顯生宙鉛同位素演化動力模式圖（據曾章仁等，1996)
a—東太平洋海嶺含金屬沉積；b—黑礦；c—遠洋沉積物；d—太平洋火山巖；e—新疆康古爾金礦。（圖中圖例同圖6-13）
水大坂比較相似，數值上也接近；而郭米寺、下溝、拴羊溝礦區數值則偏高，208Pb/204Pb值主要集中在38～39.6間，206Pb/204Pb值主要集中在18～19間，但拴羊溝顯示金礦帶近礦圍巖208Pb/206Pb值特異偏高，這與前述圖6-12所示一致。在Th/U比值圖示上主要集中分布于3.2～4.0區間，表明鉛源同造山帶的一致性，拴羊溝出現雙峰態分布，表明后期還有地質成礦作用的疊加，甚至可能出現新鉛源。這標志著拴羊溝金礦在加里東期礦源層的基礎上，在后期構造－巖漿－熱水因素控制成礦的結果。
2.硫同位素標志
由于金具親硫性以及金與硫化物密切共生，所以可通過硫化物硫同位素的追蹤效應，判斷金礦床的物質來源。硫化物的硫同位素組成只決定于其形成的物化條件和硫源的組成，大多數情況下成礦后的地質作用對硫同位素組成的影響很小（D.F.Sangster等，1975）。所以現今的實測值可反映成礦時的特征。
北祁連山火山巖帶金礦床硫同位素組成的測試結果（表6-8）表明。不同地質構造環境、不同類型的金礦床硫同位素組成差別較大，總體上可分三個變化范圍，即 δ34S為8.6～20.41‰的中高正值范圍；δ34S為—0.02‰～4.84‰的近零值范圍；δ34S為－7‰～－15.9‰的中高負值范圍（圖6-17），其δ34S的富集程度由高到低的順序為黃鐵礦＞黝銅礦＞黃銅礦＞閃鋅礦＞方鉛礦。該硫化物的δ34S除黃鐵礦變化范圍較大外（－0.69～20.41），其余硫化物均無明顯的差異。說明不同階段的硫化物共生組合達到平衡；同時又說明北祁連山火山巖帶金礦成礦作用的多來源性與多階段疊加改造的復合性。就某一金礦床而言，如產于裂谷島弧環境的郭米寺（塊狀硫化物伴生金）金礦床δ34S以偏富重硫為特征，且離差
圖6-16 北祁連火山巖帶銅、金多金屬礦區鉛同位素特征
圖6-17 北祁連金礦床硫同位素組成頻率圖
1—黃鐵礦；2—黃銅礦；3—閃鋅礦；4—方鉛礦；5—黝銅礦；6—金礦
小；下溝（塊狀硫化物伴生金）金礦床δ34S則表現得比較復雜；產于洋盆擴張脊環境的熱水大坂、川刺溝（剪切帶型構造蝕變巖金礦）金礦床的δ34S則顯示以多峰值為特征。由此說明北祁連山金礦在成礦作用過程中硫的來源較為復雜。如果從海相火山巖帶產出背景來考慮，其硫源應與目前對以火山巖為主的塊狀硫化物礦床硫的來源研究認識相類似，即還原海水硫酸鹽和巖漿硫（Ohmoto等，1983和Solomon等，1988）。后者硫可以直接來源于巖漿射氣和從火山巖中淋濾出來。塊狀硫化物的原生礦化是以H2S為主的熱液流體與海底附近冷海水混合時發生的。在混合期間海水硫酸鹽和H2S熱液沒有發生硫同位素交換，所以硫化物的同位素組成反映了H2S溶液的δ34S。H2S中的硫明顯地含有巖石中硫化物和海水硫酸鹽產生的硫化物提供的復雜來源。對于北祁連山金礦而言，除上述硫源外，可能還有地表或地下水水溶液（有機硫）的參與。
3.鍶同位素標志
鍶穩定同位素的研究有助于探討巖（礦）石年代及其物源的內涵。據白銀地區（鄔介人等，1994）、康古爾地區（曾章仁等，1996）古生代海相火山巖有關研究表明，火山巖87Sr/86Sr初始值分別為0.7056～0.7065和0.7077～0.7125，一般接近并高于上地幔源火山巖的初始值，最大的可能性為來自幔源的火山巖漿在上升就位成巖成礦過程中受到地殼和水圈放射成因鍶不同程度混染的結果。
表6-8 北祁連金礦床硫同位素組成
表6-9 北祁連拴羊溝等金礦87Sr/86Sr特征
鍶比值（表6-9）測試結果，一般火山巖變質、蝕變較弱者87Sr/86Sr在0.712左右，這和白銀地區測試值相近，但有異常值樣品。在拴羊溝金礦區橫穿金礦帶短剖面中，金礦體及其近礦圍巖87Sr/86Sr出現0.76075±0.00004和0.78333±0.00003異常值（圖6-18）中酸性凝灰質蝕變巖亦出現偏高值（0.73374±0.0003），石英鉀長斑巖亦出現偏高值（0.74386±0.00004）。這些異常特征正是在海相火山－沉積巖系背景上疊加有后期金成礦作用所致，而這種構造－熱水因素可能與晚期的高鍶同位素比值放射性小侵入體參與有關。熱水大坂金礦化帶蝕變巖也同樣出現鍶比值偏高樣品（0.74443±0.00002）。川刺溝、下溝等礦區所測樣品值略偏高。由此提醒人們87Sr/86Sr在金礦帶的異常，雖然其形成機理尚有待探索；但其異常的存在事實應該構成一種穩定同位素標志之一，有利于金的研究與找礦實踐。
圖6-18 拴羊溝金礦帶87Sr/86Sr地質綜合剖面圖（圖例同圖 6-12）
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